福建省硫沉降变化及云下污染物对雨水酸度影响的数值模拟研究

论文摘要

福建省所在的华东沿海地区已成为我国主要的酸雨区,福州、厦门、三明、泉州、漳州、龙岩6个城市被列为国家酸雨控制区。酸雨的形成机理比较复杂,包括了污染源的排放、大气输送、大气气相化学转化、云雨化学转化和大气沉降等过程。本文就福建省硫沉降的来源即外来源和本地源的贡献进行了深入探讨和分析,同时研究了厦门市、福州市云水转化为雨水过程中其酸度的变化,为今后进一步开展全省酸雨研究提供科学依据和研究基础。与几个邻近省份相比,福建省是SO2的低排放区,但其受硫氧化物污染相当严重,酸雨出现频率较高,因此,福建本省源排放的大气致酸物不是导致本地酸雨发生的决定条件,酸性物质的省际输送至关重要。本文应用中国科学院大气物理研究所建立的三维欧拉污染物输送模式,首先,模拟了1995、 2000、 2002年福建省本省排放源造成的和邻近省份排放源向其输送的硫沉降量,结果表明,福建省接收的硫沉降量有一半以上是由周围省份的远距离输送造成的;进而分析了每年4个季节硫沉降的变化特点,并结合福建省气象场条件给出理论解释;最后,把这3年福建省SO2及SO42-年沉降量和各季节沉降量分别作了比较,结果显示,造成福建省SO2的沉降主要来源于本省排放源的贡献,而该省SO42-的沉降中外来源占很大比例,超过了50%。其次,使用该模式模拟了福建省9个城市的排放源1995、 2000、 2002年在本省造成的硫沉降,并对各城市之间硫氧化物的相互输送进行了探讨、分析,结果表明,9个城市的排放源造成的硫沉降量绝大多数都是逐年下降的,只有厦门市的情况相反,是逐年上升的,说明福建省SO2的排放总量还是得到了有效的控制;9个城市中只有厦门市接收的硫沉降量是本地源的影响起决定性作用;各个城市受西部、北部临近城市的影响比较大,风向对硫氧化物的输送起决定性作用;内陆城市的硫沉降量一般大于沿海城市;占地面积较小的城市接收的硫沉降量较少,较大的城市则较多。酸雨的形成有云内和云下两个过程,在不同的地点,两个过程作用大小不一样。本文使用刘帅仁、黄美元等发展和改进的云下雨水酸化模式,同时考虑雨水在下落过程中吸收气体和气体发生化学反应,碰并气溶胶吸收气溶胶可溶性成分的过程,研究了厦门市、福州市云下气体、气溶胶对雨水酸度的影响,结果表明厦门市雨水比云水酸度大,说明雨水在下落过程中受云下气体和气溶胶的影响,被酸化了,而福州市雨水比云水酸度小,说明云下气体和气溶胶污染物总体上呈碱性,对雨水的酸化具有一定的缓冲中和作用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章前言
• 1. 1研究的目的及意义
• 1. 2数值模拟国内外研究动态
• 1. 2. 1酸沉降模式的发展
• 1. 2. 2化学机制
• 1. 2. 3云下雨水酸化模式的发展
• 1. 3本文的构想与改进
• 第二章欧拉型污染物长距离输送模式
• 2. 1模式的理论框架
• 2. 1. 1干沉降过程
• 2. 1. 2湿清除过程
• 2. 1. 3平流和扩散过程
• 2. 2化学过程
• 2. 2. 1气相化学
• 2. 2. 2液相化学
• 2. 3模式的计算方法及边界问题
• 第三章云下雨水酸化模式介绍
• 3. 1物理模式
• 3. 2化学反应模式
• 3. 3气溶胶模式
• 3. 3. 1气溶胶的谱分布
• 3. 3. 2气溶胶离子浓度随高度的变化
• 3. 3. 3碰并系数
• 3. 3. 4雨滴对气溶胶的碰并
• 3. 4数学模式
• 第四章福建省硫沉降量变化的分析与比较
• 4. 1模式与资料来源
• 4. 2周围省份对福建省硫沉降的影响
• 4. 2. 11995、 2000、 2002年各省排放源在福建省造成的硫沉降量的比较
• 4. 2. 21995、 2000、 2002年4个季节福建省的硫沉降量的变化
• 2-沉降来源比较'>4. 3福建省SO2、 SO4^2-沉降来源比较
• 2-沉降总量分析'>4. 3. 1福建省SO2、 SO4^2-沉降总量分析
• 2-沉降分季节比较'>4. 3. 2福建省SO2、 SO4^2-沉降分季节比较
• 4. 4福建省本省排放源的数值模拟
• 4. 4. 11995、 2000、 2002年福建省9个城市的排放源对本省硫沉降的贡献
• 4. 4. 21995、 2000、 2002年福建省9个城市之间硫氧化物的相互输送
• 4. 4. 3城市规模对接收硫沉降量的影响
• 4. 4. 4城市位置对接收硫沉降量的影响
• 第五章福建省个别城市的云雨水酸化状况
• 5. 1厦门市云下雨水酸化
• 5. 1. 1厦门市雨水酸度观测实况与模拟结果
• 5. 1. 2厦门市云下酸化数值模拟敏感性试验
• 5. 2福州市云下雨水酸化
• 5. 2. 1福州市雨水酸度观测实况与模拟结果
• 5. 2. 2福州市云下酸化数值模拟敏感性试验
• 结论
• 参考文献
• 附图